Aplicación de la metodología MfM (Models for Manufacturing) para la fabricación de piezas aeronáuticas de chapa metálica

Abstract

La evolución de los productos aeronáuticos, cada vez con mayor número de componentes, mayores exigencias en los plazos de entrega y costes reducidos, llevan a las empresas a optar por sistemas de gestión cada vez más integrados. El futuro de la industria aeronáutica está ligado inevitablemente al desarrollo de tecnologías que favorezcan la digitalización y estandarización, como la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE). En las dos últimas décadas, el uso de estructuras semánticas, como los modelos ontológicos, con el objetivo de mejorar los sistemas de información ha demostrado ser muy eficaz en el ámbito industrial. Models for Manufacturing (MfM) es una reciente metodología OBE (Ontology Based Engineering) para definir y reproducir datos, funciones y comportamientos de sistemas de fabricación complejos mediante modelos gráficos. Se trata de una metodología novedosa, aun en construcción, basada en herramientas agnósticas y que se estructura en una arquitectura de 3 capas independientes, siendo la principal la capa de ontología compuesta a su vez por 4 modelos: alcance, datos, comportamiento y semántico En este proyecto se aplica la metodología MfM para caracterizar el proceso de fabricación de piezas metálicas en dos modelos diferentes. Un primer modelo general, esto es, incluyendo las diferentes tecnologías de fabricación de piezas metálicas, del que únicamente se desarrolla el modelo de alcance de la capa de ontología; y otro más específico enfocado en el conformado de chapa metálica. En este último, se desarrollan los 4 modelos de la capa de ontología y además, se propone una estructura para realizar las capas de datos y de servicios en trabajos futuros. Para mejorar la comprensión del modelo, se muestran dos ejemplos prácticos para dos piezas fabricadas con los procesos de conformado de chapa más utilizados en la industria aeronáutica: plegado e hidroconformado. El objetivo del modelo es caracterizar el proceso de conformado, esto es, reconocer el proceso de fabricación más apropiado, y posteriormente definir las operaciones y recursos necesarios, partiendo del modelo CAD de la pieza. Además, el modelo se complementa con otras herramientas MfM ya existentes para el conformado de chapa.

The evolution of aeronautical products, with an increasing number of components, more demanding delivery times and reduced costs, is leading companies to opt for increasingly integrated management systems. The future of the aeronautics industry is inevitably linked to the development of technologies that favour digitalisation and standardisation, such as Model-Based Systems Engineering (MBSE). In the last two decades, the use of semantic structures, such as ontological models, with the aim of improving information systems has proven to be very effective in the industrial field. Models for Manufacturing (MfM) is a recent OBE (Ontology Based Engineering) methodology for defining and reproducing data, functions and behaviours of complex manufacturing systems using graphical models. It is a novel methodology, still under construction, based on agnostic tools and structured in an architecture of 3 independent layers, the main one being the ontology layer composed of 4 models: scope, data, behaviour and semantics. In this project, the MfM methodology is applied to describe the manufacturing process of metal parts in two different models. The first one is a general model, that is, including the different technologies for manufacturing metal parts. In this case, only the scope model of the ontology layer is considered. The second one is focused on the sheet metal forming process. In the second one, all 4 models of the ontology layer are developed and,also, a proposed framework for the data and services layers is proposed for future works. To improve the understanding of the model, two practical examples are shown for two parts manufactured with the most commonly used sheet metal forming processes in the aeronautical industry: bending and hydroforming. The aim of the model is to characterise the forming process, i.e. to recognise the most appropriate manufacturing process, and subsequently to define the necessary operations and resources, based on the CAD model of the part. In addition, the model is complemented by other existing MfM tools for sheet metal forming.